在编译器的运作过程中,代码分析是一个关键环节,其对象是前端生成并传递的中间代码。
现代编译器通常使用多层中间代码来表示程序,层次分明:高层IR(HighLevelIR)基于源程序设计,与输入语言密切相关,包含了丰富的全局信息和源代码结构;中层IR(MiddleLevelIR)则与特定语言独立,而低层IR(LowlevelIR)接近机器语言,便于进行低级别优化。
编译器分析包括多种技术,如函数调用树、控制流程图,以及变量的定义-使用和使用-定义链(define-use/use-define或u-d/d-uchain)分析,变量别名分析和指针分析,以识别数据依赖关系。
这些分析结果为后续的优化和程序变形提供了基础。
优化和变形的目标旨在优化代码性能,如函数内嵌(inlining)减少函数调用开销,无用代码删除(Deadcodeelimination)节省内存,标准化循环结构(loopnormalization)和循环体展开(loopunrolling)提升执行效率,通过循环体合并或分裂(loopfusion,loopfission)减少代码复杂性,数组填充(arraypadding)则有利于提高内存管理效率。
更高级的优化甚至可以将代码转换为并行或多线程执行形式,提高计算效率。
最后,从优化和变形后的中间代码生成机器代码,现代编译器通常采取生成汇编代码的方式,而不是直接生成二进制目标代码。
即使在代码生成阶段,编译器仍需进行如寄存器分配、指令选择和代码合并等复杂工作,以确保生成的机器代码高效且兼容目标硬件架构。
编译器就是将“高级语言”翻译为“机器语言(低级语言)”的程序。
一个现代编译器的主要工作流程:源代码(sourcecode)→预处理器(preprocessor)→编译器(compiler)→汇编程序(assembler)→目标代码(objectcode)→链接器(Linker)→可执行程序(executables)
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